自密实超早强高性能混凝土试验研究

为满足修补混凝土自密实的要求,利用高效复合减水剂增塑和超细复合粉煤灰改善胶凝材料级配等有效措施,尽可能降低新拌混凝土屈服剪应力,使混凝土拌合物达到自密实所需要的流动性.在大量试验的基础上确定了自密实混凝土的配比参数.针对超早强的性能要求,通过胶砂试验,在多种化学外加剂中,选取早强剂A作为超早强水泥混凝土的外加剂,并确定其合理的掺量.同时在此基础上对自密实超早强高性能混凝土的配制技术进行优化,试验结果表明:选用高效减水剂、早强剂A、普通硅酸盐水泥可配制出1d的抗折强度达3.0 MPa以上,2d抗折强度达4.0MPa以上,自密实性能好,30min后混凝土拌合物坍落度损失小的自密实超早强高性能混凝土,能够满足对混凝土路面进行快速修补、无需振捣的要求.     

早强混凝土脱模强度的试验研究

为满足Fpccp管生产及施工的需要,围绕水胶比、外加剂的掺量及蒸养参数(静养时间、升温速度、恒温时间、恒温温度及降温时间)等对C40早强混凝土脱模强度的影响因素进行了系统的试验研究,得到了满足"6h脱模强度不低于20MPa"的早强混凝土配合比(水胶比0.34、减水剂掺量1.1%、速凝剂掺量1.8%)及蒸养制度(静养时间10～30min、升温速度20～22℃/h、恒温时间120～180min、恒温温度65℃、降温时间10～40min).可加快模具周转速度,缩短生产周期,提高生产效率,节约生产成本,为Fpccp管生产及施工提供理论依据和技术支撑.     

路用超早强混凝土的试验研究

目的 研究速凝剂、硅粉、粉煤灰和高效减水剂四因素组合对混凝土凝结时间、强度及抗折性能的影响.方法 利用强度为52.5 MPa普通硅酸盐水泥,采用复合外加剂(高效减水剂+少量速凝剂)加活性掺合材料(硅粉、粉煤灰比例1:1的矿粉)来配制超早强混凝土,采用正交试验方法 进行配制试验.结果 确定影响混凝土12 h和24 h的强度因素,依次为水胶质量比、减水剂、矿粉、速凝剂.水胶质量比是影响混凝土早期强度的最主要因素.高效减水荆和矿粉的掺入,能调节水泥混凝土的凝结时间,并且矿粉的加入使后期强度损失在2%以内.结论 配制出了12 h抗压强度迭12 MPa以上、24 h抗压强度达20 MPa以上及抗折强度4 MPa以上的两种路用超早强混凝土,满足了道路混凝土的快速铺筑和修补的施工要求.     

矿物外加剂对铁尾矿砂活性粉末混凝土性能的影响研究

利用铁尾矿作为活性粉末混凝土(RPC)的细骨料,对水胶比、减水剂掺量和矿物外加剂掺量进行优化,通过加压成型和蒸汽养护,制备出铁尾矿活性粉末混凝土(RPC).详细研究了粉煤灰、硅灰等矿物外加剂对RPC性能的影响,研究表明,当硅灰掺量为10%和粉煤灰掺量为15%复掺时,RPC的抗压强度可以到达176MPa,抗折强度达到38MPa,符合经济型活性粉末混凝土设计要求.     

碳纳米管增强水泥砂浆在混凝土修补加固中的应用研究

采用8字形新老砂浆抗拉粘结强度的试验方法,研究了不同粘结砂浆粘结材料在不同配比条件下的粘结性能,得到了不同粘结材料抗拉强度的变化规律。试验结果表明,碳纳米管增强水泥砂浆粘结性能良好,适宜作为新老混凝土界面修补材料。     

铁尾矿粉对混凝土界面过渡区粘结强度的影响

研究在2种养护条件下，不同铁尾矿粉掺量在多个龄期对界面过渡区(Interfacial Transition Zone,ITZ)粘结强度的影响.设计制作了花岗岩-胶砂试件，通过三点弯曲抗折试验，测试抗折强度，以抗折强度表征ITZ粘结强度.研究结果表明：ITZ的存在导致抗折强度降低，适宜掺量铁尾矿粉能够减小降低的程度；标准养护条件相比于早期高温养护更有利于铁尾矿粉混凝土ITZ长期粘结强度的增长；当铁尾矿粉的掺量为10%时，对ITZ粘结强度的增强效果最好.     

外加剂对低温条件混凝土抗冻临界强度的影响

目的 为了防止冬期施工中混凝土早期受冻及由于掺入大量防冻剂对混凝土耐久性带来的不利影响．方法 采用恒低温一次冻结法和自然变低温多次冻结法，研究了掺加以早强、减水、引气为主要组分的复合外加荆辅以矿物掺合料混凝土在低温条件下的强度发展情况，及其对抗冻临界强度的影响，以及不同组分混凝土的强度发展情况、抗冻临界强度和达到抗冻临界强度的时间，并对试验结果进行对比分析．结果试验结果表明，以减水、引气、早强为主的复合外加荆并复掺矿物掺合料的混凝土，在低温条件下强度发展好，双掺粉煤灰10％和硅灰4％取代水泥，在恒低温条件下28h达到抗冻临界强度3．5MPa，变低温条件下34h达到抗冻临界强度4．1MPa．结论 以减水、引气、早强为主的复合外加剂并复掺矿物掺合料的混凝土，能够防止早期受冻，强度发展及抗冻临界强度均能满足冬季施工要求．     

冻融环境下钢筋与粉煤灰混凝土的粘结性能

通过对内贴应变片钢筋的直接拔出试验,分析冻融作用下粉煤灰掺量对钢筋与粉煤灰混凝土间粘结性能的影响,得出冻融循环作用对钢筋与粉煤灰混凝土之间粘结性能的影响规律。试验结果表明：钢筋与粉煤灰混凝土的粘结强度随粉煤灰掺量的增加而降低;当粉煤灰掺量一定时,随着冻融循环次数的增加,混凝土强度有所下降,钢筋与粉煤灰混凝土间极限粘结强度降低;当粉煤灰掺量较大,达到40%时,随冻融次数的增加,钢筋粉煤灰混凝土试件极限粘结强度的下降幅度明显减缓,极限粘结强度对应的滑移量增大。表明掺入较多粉煤灰可使试件的冻融损伤现象得到缓解,冻融环境下钢筋混凝土的粘结性能得到提高。     

纤维水泥砂浆与混凝土粘结性能双面剪切试验研究

在砂浆中分别掺入聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、钢纤维以及适量的外加剂制备纤维水泥砂浆。使用千斤顶对外包纤维水泥砂浆的混凝土构件进行双面剪切试验,研究纤维种类、混凝土强度、纤维水泥砂浆抗压强度对纤维水泥砂浆与混凝土界面粘结性能的影响。试验结果表明:掺聚乙烯醇纤维的水泥砂浆与混凝土界面的剪切强度最大,聚丙烯纤维次之,钢纤维最小;剪切强度随混凝土抗压强度的提高而增大,随纤维水泥砂浆抗压强度的提高而增大;剪切强度与纤维水泥砂浆抗压强度之间存在线性相关关系。本研究中的纤维种类较多,纤维水泥砂浆强度范围涉及较广,可以较好地为加固工程实际提供理论指导。     

铝合金板与混凝土的粘贴粘结强度研究

为了在提高加固钢筋混凝土梁承载力的同时具有很好的延性和耗能能力,特别是满足侵蚀环境及寒冷环境中加固工程的需要,采用铝合金板加固钢筋混凝土梁是一个很好的解决办法。铝合金板通过粘贴层将力传给钢筋混凝土梁,故铝合金板与混凝土的粘贴粘结性能决定了铝合金板加固钢筋混凝土梁的效果。铝合金板与混凝土的粘贴粘结强度作为铝合金板加固钢筋混凝土梁连接设计的基础,对其开展试验和理论研究。开展105个试件的铝合金板与混凝土面内单剪试验发现：对粘贴界面没有进行粗糙处理的试件发生了界面剥离破坏,其他试件均发生了混凝土层剥离破坏;界面剥离破坏的粘结性能远差于混凝土层剥离破坏,说明了对粘贴界面进行处理的必要性。通过试验得到铝合金板和混凝土连接的极限粘结荷载,根据铝合金板正应力的变化率与粘贴界面剪应力的关系,得到剪应力的分布曲线和有效粘结长度;假设剪应力沿有效粘结长度处处相等,得到了铝合金板与混凝土的粘贴试验粘结强度,并基于此讨论了界面处理、混凝土强度、铝合金板宽度、厚度和粘贴长度等因素对试验粘结强度的影响。结合试验数据的统计回归分析,提出计算铝合金板与混凝土的粘贴粘结强度的修正Niedermeier模型,得到了铝合金板与混凝土的有效粘结长度和粘贴粘结强度的理论计算公式,其理论值和试验值吻合较好,误差最大值为8.98%,平均值为0.004,标准差为0.041。研究成果为铝合金板加固钢筋混凝土梁的粘贴设计提供了理论基础。     

塑钢纤维增强轻骨料混凝土与钢筋粘结性能试验研究

通过对内贴应变片钢筋的直接拔出试验,分析塑钢纤维掺量、基体强度以及轻骨料筒压强度等单一及多重因素对纤维增强轻骨料混凝土与钢筋间粘结强度和粘结应力分布的影响,得出三种影响因素对试件粘结性能的影响规律,并通过正交试验分析三种因素对试件粘结性能的影响程度.试验结果表明:塑钢纤维掺量对不同水灰比试件表现出不同的增强规律,对于水灰比大的试件,其极限粘结强度随纤维掺量增加而增大;对于水灰比小的试件,纤维增强作用随纤维掺量增大而减小;混凝土基体强度等级越高,试件极限粘结强度、自由端初始滑移对应粘结强度越高,峰值滑移减小;轻骨料筒压强度降低,纤维增强轻骨料混凝土的抗压强度、劈拉强度及基体与钢筋的极限粘结强度均会降低;通过正交试验得出轻骨料筒压强度对试件极限粘结强度影响程度最大.     

界面剂对界面劈拉强度的影响

目的通过实验研究不同种类的水泥基无机材料界面剂对新旧混凝土劈拉强度的影响．从而得到对新旧混凝土粘结最有利的界面剂种类．方法在预先处理过的旧混凝土表面涂刷厚度为1．5～2mm的界面剂，然后浇筑新混凝土．标准养护28d后．测试粘结面的劈拉强度．通过粘结面的劈拉强度来反映不同种类的界面剂对新旧混凝土粘结效果的影响．结果在新旧混凝土界面上涂刷水胶质量比为0．3的内掺水泥质量分数10％UEA膨胀剂的水泥浆界面剂和水胶质量比为0．4的内掺水泥质量分数5％硅灰的水泥浆界面剂，与未涂刷界面剂的相比较，提高新旧混凝土劈拉强度可高达88．7％．结论掺加矿物掺合料和UEA膨胀剂能够明显的改善界面剂提高粘结强度的效果，在掺量和水胶质量比相同的条件下，掺入硅灰的效果要优于掺入粉煤灰的效果．涂刷界面剂保证新旧混凝土的粘结质量，避免了加固维修工程因粘结强度不足．导致的工程事故．     

低温条件下矿物掺合料对混凝土强度发展及抗冻临界强度的影响

目的为了推广矿物掺合料在冬期施工中的应用。研究了不同掺量矿物掺合料的混凝土在低温条件下的强度发展情况。及其对抗冻临界强度的影响．方法采用恒低温一次冻结法和自然变低温多次冻结法。测试各种掺量的混凝土在不同龄期的强度值、抗冻临界强度值及在低温条件下达到该值的时间．结果复掺复合外加剂和适宜掺量矿物掺合料的混凝土，在低温条件下能够防止早期受冻，强度发展满足冬期施工要求．粉煤灰掺量不宜超过15％，硅灰掺量不宜超过5％，双掺粉煤灰10％和硅灰4％取代水泥时，效果更显著．结论结合复合外加剂，单掺粉煤灰10％～15％和硅灰5％，低温7d强度可达到设计强度的50％，低温7d转正温7d强度达到设计强度；双掺粉煤灰10％和硅灰4％取代水泥。低温7d强度达到设计强度的60％。低温7d转正温7d强度超过设计强度。恒低温条件下28h达到抗冻临界强度3．5MPa。变低温条件下34h达到抗冻临界强度4．1MPa，均满足规范要求．     

抗裂型外加剂对粉煤灰混凝土抗压强度的影响

考虑抗裂型外加剂类型及其掺量的影响,开展了粉煤灰混凝土在养护与硫酸盐腐蚀条件两种情况下抗压强度的试验研究。试验结果表明：不同粉煤灰掺量下UEA型膨胀剂对混凝土力学性能的影响规律一致,HME-V高效抗裂剂的影响规律不同。养护龄期内,掺加UEA或HME-V与30%粉煤灰的混凝土抗压强度值均在90 d后处于稳定,掺量均以5%为最佳强度掺量,硫酸盐腐蚀后以5%外加剂掺量的试件损失最低。5%和8%两种掺量下,随着粉煤灰掺量的提高（10%~30%）,掺加两种抗裂外加剂的试件28 d抗压强度均降低。养护的30%粉煤灰掺量的UEA试件强度总大于HME-V试件。硫酸盐腐蚀后掺加HME-V的试件强度大于UEA试件强度。HME-V外加剂较UEA能更好地延缓硫酸盐腐蚀造成的力学性能损失。     

活性粉末混凝土受弯构件中钢筋粘结性能

为了研究活性粉末混凝土构件中钢筋的粘结特性,采用梁式试验方法分析了各因素对粘结性能的影响,建立了粘结应力-滑移本构模型,并与普通C40混凝土进行对比.研究表明:活性粉末混凝土试件与C40混凝土试件的粘结应力-滑移曲线整体规律相同,活性粉末混凝土的抗压强度及粘结强度都远大于普通混凝土,其中极限粘结强度τu约为C40混凝土的3倍,其对应的滑移值su约为C10混凝土的2倍,相对粘结强度τu/(fcu)i约为C10混凝土的1.6倍;根据试验曲线及试件破坏过程对活性粉末混凝土与钢筋之间的粘结机理进行分析,并根据试验数据统计回归出多因素影响下锚固特征值的经验公式,建立了四折线的粘结应力-滑移本构模型.     

配置600MPa钢筋的预应力混凝土梁受弯性能研究

为研究配置600 MPa级高强钢筋有粘结部分预应力混凝土梁的受弯性能,在静力荷载作用下,进行了9根纵向受拉非预应力筋采用600 MPa级高强钢筋的试验梁受弯性能试验.对比分析试验梁的破坏特征、受力过程、受弯承载力、挠度等.研究结果表明:配置600 MPa级高强钢筋的后张法有粘结部分预应力混凝土梁和配置普通钢筋后张法有粘结部分预应力混凝土梁的受力性能相同;配置600 MPa级高强钢筋的试验梁的受弯承载力可以按照现行《混凝土结构设计规范》中相关公式计算.当600 MPa级高强钢筋取520 MPa的强度设计值时,采用现行规范计算配置600 MPa级高强钢筋的试验梁受弯承载力的安全储备较高.     

废旧沥青混合料为骨料的碱激发矿渣混凝土制备与性能研究

以废旧沥青混合料(RAP)为骨料,采用氢氧化钠和水玻璃复合激发剂,制备了碱激发矿渣混凝土,研究了激发剂掺量(碱当量)、矿渣粉用量和表面活性剂对RAP骨料碱激发混凝土性能的影响,并采用扫描电镜(SEM)观察了冻融前后RAP骨料碱激发混凝土的微观结构。结果表明,随激发剂掺量增加,RAP骨料碱激发混凝土抗压强度升高,但激发剂掺量过多,会降低混凝土的和易性,适宜的碱当量为6%,所制备的RAP骨料碱激发混凝土的28 d抗压强度达到33.1 MPa;采用表面活性剂可有效提高RAP骨料碱激发混凝土抗压强度和抗冻性,SEM观察发现,表面活性剂明显减少了RAP骨料碱激发混凝土冻融循环过程中裂缝的形成,这表明表面活性剂有效改善了RAP骨料与碱激发胶凝材料的界面粘结。     

地聚物砂浆高温后抗拉和粘结性能及退化机理

为考察地聚物砂浆在有耐高温要求的混凝土结构加固领域的应用可行性,开展了常温下和高温后地聚物砂浆的抗拉强度试验以及地聚物砂浆与普通水泥砂浆及普通混凝土基体的粘结性能试验,并与普通水泥砂浆的抗拉及粘结性能进行试验比较;通过热重分析-差示扫描量热分析(TG-DSC),探究了地聚物砂浆的高温强度退化机理.试验结果表明:地聚物砂浆与水泥砂浆及混凝土之间的常温粘结强度分别达2.15 MPa及1.7 MPa,经300℃高温后残余粘结强度仍有1.5 MPa左右,远高于普通水泥砂浆的粘结强度;超过300℃以后地聚物砂浆的强度急剧退化,这主要是因地聚物砂浆高温脱水、微观结构遭受破坏引起.基于上述试验结果,可将地聚物砂浆用于300℃以下高温环境的混凝土结构修补加固.     

石嘴山电厂粉煤灰在混凝土中的应用研究

采用赛马普通硅酸盐水泥和石嘴山电厂细磨粉煤灰,激发剂,开展了高掺量粉煤灰混凝土的试验研究。分析了粉煤灰混凝土的强度机理.结果表明:粉煤灰掺量为50％时,粉煤灰混凝土的工作性和强度均能满足C20～C30混凝土的要求;粉煤灰掺量≤40％时,粉煤灰混凝土强度明显地优于纯水泥的混凝土.     

高强早强无收缩大流动性水泥外加剂的配制与应用

本文主要介绍了由减水剂，膨胀剂，缓凝剂等组成的GZW复合外加剂的配制，重点考察了兼顾流动性和强度时高效减水剂的掺量及水灰比的控制，对膨胀剂，缓凝剂的适宜掺量也进行了实验分析。应用结果表明，该复合外加剂配制的水泥胶结材料具有高强，早强，无收缩，大流动性的特点，能较好的满足现场施工要求。